用于使用在吸收制品中的柔軟的吸收材料及其制造方法

專利名稱：用于使用在吸收制品中的柔軟的吸收材料及其制造方法
技術領域：
本發明涉及吸收材料和制造用作制品中的吸收芯的吸收材料的方法，該制品例如是一次性尿布、女性衛生產品和失禁裝置。特別是，本發明涉及改進的吸收材料，該吸收材料是具有極佳吸收性能的高密度、強質、柔軟材料。
背景技術：
已經發現一次性吸收制品，例如尿布，女性衛生產品和成人失禁裝置等廣泛被接受。為了更有效地起作用，這種吸收制品必須快速地吸收體液，將這些流體散布在吸收制品內的各處，并能存留這些體液，以便當置于載荷下時能夠利用足夠的能量使身體表面干燥。另外，吸收制品應充分柔軟和易曲，以便舒適地與身體表面一致，并可緊密貼合，以減少泄漏。
盡管單個吸收制品的設計根據用途而變化，但對于這種制品來說仍存在一些共同的元件或部件。吸收制品包含可透液頂片或面層，該面層設計成與身體表面接觸。面層由一種允許流體從身體基本上不受阻礙地傳輸到制品的芯部的材料制成。面層本身不應吸收流體，這樣，它應保持干燥。制品還包含設置在制品的外表面上的不透液背片或背層，該層設計成防止流體泄漏到制品外。
設置在面層和背層之間的是吸收件，該吸收件在本領域中被稱為吸收芯或吸收片。吸收芯的作用是吸收和存留經面層進入吸收制品的體液。由于體液的來源常常是局部的，最好提供一種裝置，該裝置將流體分配到吸收芯的整個尺寸范圍內，以便完全利用所有的可用到的吸收材料。其典型的是或者通過提供設置在面層和吸收芯之間的分配部件，和/或改變吸收芯本身的成分來實現。
流體借助過渡層，傳輸層或設置在面層和吸收芯之間的捕獲層分配到吸收芯的不同部分。由于這種捕獲層鄰近穿用者的身體表面，捕獲層不應由存留大量流體的材料形成。捕獲層的目的是便于流體的橫向散布，并進一步向吸收芯快速傳輸和分配流體。
吸收芯典型的由纖維素木漿纖維基質構成，該纖維素木漿纖維基質能夠吸收大量的流體。吸收芯可設計成以許多方式增強流體吸收性和存留性。舉例來說，通過將超強吸收材料設置在木漿纖維之間，吸收芯的流體存留性大大增強。在本領域中，超強吸收材料公知的是，相對于其重量能夠吸收大量流體并在吸收之后形成水凝膠的基本上不溶于水的吸收聚合物成分。在本領域中，包含漿和超強吸收物的摻雜物和混合物的吸收制品是公知的。
在吸收芯內的超強吸收物的分布可以是均勻的或不均勻的。舉例來說，靠近背層的吸收芯(距離穿用者最遠)構造成包含比靠近面層或捕獲層的芯的那些部分具有較高含量的超強吸收物。通過進一步舉例，最接近流體進入處(例如捕獲區)的芯的部分構造成將流體傳輸(芯吸)到芯的周圍部分(例如儲存區)。
除了使漿與超強吸收材料摻合之外，還已經描述了用于增進漿的性能的許多其它方法。例如，通過利用化學脫膠劑可以非常容易地對漿板分離纖維(參見例如美國專利3930933)。另外，木漿的纖維素纖維在結合進入復合覆面料吸收材料內之前可急驟干燥(參見例如1994年6月1日公布的英國專利申請GB2272916A)。而且，木漿的分別處理的纖維素纖維可交聯(參見例如美國專利4822453；4888093；5190563；和5252275)。所有這些方法的缺陷在于需要木漿制造商在木漿制備步驟中采取時間密集、費用高的工序。這樣，使用這些方法步驟導致木漿成本實質上的增加。
盡管已經報導所有上述處理步驟提高了用作吸收芯的漿的吸收性能，但仍存在一些與這種處理有關的缺陷。舉例來說，最終用途吸收制品(例如女性衛生產品或尿布)的制造商通常從木漿制造商那里獲得成片狀形式的木漿。然后，最終用途制品制造商必須使木漿片中的纖維起毛，以便分離限制在漿片中的單個纖維。通常，漿具有低濕量，這導致單個纖維相對易斷，進而由于在起毛操作過程中由于纖維折斷導致細塵。如果在運送到吸收制品制造者之前漿制造商實施這種起毛操作，漿的運輸成本增加。至少一個漿制造者曾經試圖不用化學脫膠劑而是在窄范圍的基重和漿密度內制造急驟干燥過的漿來解決這個問題(參見美國專利5262005)，然而，即使采用這種方法，吸收制品的制造者在購買后必須仍要處理該漿。
吸收材料的制造商曾經做了大量的嘗試，以制造具有高度吸收性、強質、柔軟的芯材料。美國專利4610678公開了一種包含親水纖維和超強吸收材料的氣流成網材料，該氣流成網材料在干燥狀態下氣流成網，并且在不使用任何附加的粘結劑的情況下壓實。然而，這種材料具有低的整體性，并存在大多數的超強吸收材料散開或損失的危險。美國專利5516569公開了在氣流成網法的過程中通過在材料中添加顯著量的水可降低氣流成網吸收劑中的超強吸收材料的散開。然而，生成的材料是粘稠、低密度并具有高的含水量(大于約15％重量百分比)。美國專利5547541公開了通過向材料中添加稠化劑來制造包含親水纖維和超強吸收材料的高密度氣流成網材料。然而，使用這種稠化劑增加了材料的制造成本。
美國專利5562645公開了低密度吸收材料(密度小于0.25g/cc)使用這種低密度、松散材料增加了運輸和處理成本。美國專利5635239公開了包含兩種合成物成型劑的吸收材料，這兩種合成物成型劑濕潤時相互反應以形成一種合成物。合成物成型劑是聚合烯烴。歐洲專利申請EP0763364 A2公開了包含陽離子和陰離子粘結劑的吸收材料，該粘結劑用來使超強吸收材料固留在材料內。使用這種成型劑和粘結劑增加了制造吸收材料的成本并帶來了潛在的環境污染的危險。
美國專利2955641和美國專利5693162公開了(1)將蒸氣應用于吸收材料，以增加吸收材料的濕量，和(2)壓縮吸收材料。美國專利5692162還公開了使用熱砑光輥(可以軋花)來形成致密結構，并使用適合熱粘合的熱塑和熱固樹脂。
美國專利5919178公開了一種制造吸收結構的方法，該吸收結構具有夾在兩個吸收層之間的包含超強吸收材料的一個中間層，其中底層可以是薄織物。該專利公開了當薄織物用作上層或下層時，薄織物的濕量應為20％-70％(例如在線壓力為100-200kg/cm、溫度為120℃-250℃時，剛好在砑光從而將覆面料壓縮成0.1g/cm3的密度，以制造1mm-4mm厚的漿薄氈之前，用濕氣噴在薄織物上)。
盡管如此，本領域不斷需要一種制造吸收材料的改進的方法，該吸收材料滿足在一次性吸收制品中用作吸收芯所需要的吸收性、強度和柔軟要求，還為漿制造商和吸收制品的制造商帶來時間和成本的節約。

發明內容
根據本發明的一個方面，提供一種制造吸收材料的方法，該吸收材料沒有添加化學粘結劑和熱固粘結劑。在一個材料的實施例中，覆面料形成至少一層纖維素纖維和超強吸收材料的混合物。覆面料的濕量增加，以便增加覆面料密度。最好，這是通過在加濕之前添加重量為覆面料的總重量的約1％至約9％的濕氣來實現。接著，覆面料在一個提高的溫度下壓實，以便進一步增加覆面料密度并在覆面料內實現氫鍵結合，覆面料內幾乎不存在濕氣。在覆面料冷卻之后，最好保持氣壓平衡，以便濕量以重量計在具有濕氣的覆面料的總重量的2％和8％之間，最好在3％至6％之間。
在本發明的一種優選形式的方法中，通過使覆面料輸送經過溫度高于約100℃的蒸氣區，從而增加覆面料濕量，在砑光輥之間壓實該覆面料，其中至少一個輥加熱到約70℃和約200℃之間的區域內的表面溫度。
本發明的方法可用來制造不同形式的吸收材料。一種形式的吸收材料具有從約180g/cm2至約600g/cm2的基重，從約0.25g/cc至約0.45g/cc的密度。該材料氣流成網形成一個漿(或漿和位于漿之間的超強吸收材料)底層，一個漿和位于漿之間的超強吸收材料的中層，和一個漿的頂層。漿最好具有小于約100的Kappa值。吸收材料包括從約40％至約90％重量百分比的纖維素纖維和具有超強吸收材料的覆面料的總重量的從約10％至約60％重量百分比的超強吸收材料。這種吸收材料具有帶水的材料的總重量的小于約10％重量百分的水含量，和大于約0.25g/cc的密度。
對于各種形式的材料，最好至少部分纖維素纖維具有小于約65％的相對結晶度。
在另一種形式中，吸收材料具有從約100g/cm2至約500g/cm2的基重和從約0.25g/cc至約0.50g/cc的密度。這種材料包括由漿獲得的纖維素纖維的芯，其中至少部分漿纖維具有小于約100的Kappa值。承載層(例如薄織物層)可以疊加在芯的外表面上。承載層最好是縐紗薄織物。至少部分纖維素纖維具有小于約65％的相對結晶度。芯包含從約40％至約100％重量百分比的纖維素纖維，和從約0至約60％重量百分比的超強吸收材料。最好，芯包含從約40％至約90％重量百分比的纖維素纖維，和從約10％至約60％重量百分比的超強吸收材料。
在另一種形式中，吸收材料具有從約0.25g/cc至約0.50g/cc的密度，和從約200g/cm2至約500g/cm2的基重。這種材料基本上由下列構成(1)從約60％至約90％重量百分比的纖維素纖維，其中至少部分纖維素纖維具有小于約100的Kappa值，且至少部分纖維素纖維具有小于約60％的相對結晶度；(2)從約10至約40％重量百分比的超強吸收材料；和(3)包括從約3％至約20％重量百分比的吸收材料的一個薄織物層。該薄織物最好是縐紗薄織物。
最好，材料利用具有最好小于約60％的相對結晶度的纖維素纖維制成。特別是，纖維素纖維具有小于約50％的相對結晶度，甚至小于約40％的相對結晶度。至少部分纖維素纖維由具有小于約75、50、25或10的Kappa值的漿獲得。更特別的是，Kappa值小于5或2.5。
在一種形式的吸收材料中，材料中的至少部分纖維素纖維由包括如下步驟的一種方法制造，即在從約15℃至約60℃的溫度下，用水成堿金屬鹽水溶液處理漿的液體懸浮達約5分鐘至約60分鐘的一段時間，該水成堿金屬鹽水溶液具有所述溶液的從約2％至約25％重量百分比的堿金屬鹽濃度。
在另一種形式的吸收材料中，至少部分纖維素纖維已經急驟干燥。
在另一種形式的吸收材料中，纖維素纖維沒有急驟干燥，但經錘式粉碎機處理。
根據本發明的方法制造的一種特別優選形式的吸收材料具有從約0.28g/cc至約0.40g/cc的密度，且具有從約180g/cm2至約550g/cm2的基重。
根據本發明的另一個方面，制造吸收材料的一種改進的方法包括如下步驟(A)形成具有一個薄織物層的覆面料，該薄織物層上設置至少一個吸收層，該吸收層包含不添加化學粘結劑和熱固粘合劑的纖維素纖維；
(B)在覆面料上噴水，以便添加重量為加濕之前覆面料重量的約2％和約9％之間(最好在約1％和約8％之間)的濕氣；和(C)在步驟(B)之后，在一個提高的溫度下壓實覆面料，以便進一步增加覆面料密度，并最好還能實現增加一個或多個吸收層的強度，和/或增加薄織物與至少一個吸收層的粘合強度。
通過改進的方法制造的吸收材料的特征在于，其(I)由包括下列步驟的方法制成，即(A)形成具有一個薄織物層的覆面料，該薄織物層上設置至少一個吸收層，該吸收層包含不添加化學粘結劑和熱固粘合劑的纖維素纖維；(B)在所述薄織物層上噴水，以便添加在加濕之前重量為覆面料重量的約2％和約9％之間(最好在約1％和約8％之間)的濕氣；和(C)在步驟(B)之后，在一個提高的溫度下壓實所述覆面料，以便進一步增加覆面料密度，并實現增加所述薄織物與所述至少一個吸收層的粘合；和(II)它具有在所述薄織物層和一個吸收層之間的粘合強度，該粘合強度超過3牛頓的試驗分層力(根據下面將詳細描述的試驗確定)。
第二薄織物層還可粘合到與薄織物的第一層相對的覆面料的一側上。
這樣的一種優選形式的吸收材料的特征可以是具有承載層的一種覆面料，該承載層上設置至少一個吸收層，該吸收層包含至少不添加化學粘結劑和熱固粘合劑的纖維素纖維，其中覆面料具有下列優選的性能(1)在約0.25克/立方厘米和約0.5克/立方厘米之間的密度；(2)在約150克/平方米和約600克/平方米之間的基重；(3)小于約1500毫克的Gurley剛度；(4)大于約9牛頓的機器方向抗張強度；和(5)在所述至少一個吸收層和所述承載層之間的大于3牛頓試驗分層力的粘合強度。
優選形式的材料具有極佳的吸收性能。根據本發明的方法制造的吸收材料可用來制造吸收制品，例如尿布、女性衛生產品或失禁裝置。


在構成說明書一部分的附圖中圖1是通過本發明的方法制造的一片吸收材料的簡化局部透視圖；圖2是通常沿圖1的平面2-2截取的特別放大的局部橫截面視圖，在圖2中，圖示結構的部分的高度或厚度夸大以便于圖示，應該理解圖2不必針對不同部分的厚度按比例繪出；圖3是本發明的一種形式的方法的示意圖；圖4是類似圖2的視圖，但圖4表示另一種形式的吸收材料；圖5是類似圖4的視圖，但圖5表示又一種形式的吸收材料；圖6是類似圖2的視圖，但圖6表示又一種形式的吸收材料；圖7是類似圖3的視圖，但圖7表示用來制造圖6所示的吸收材料的又一種形式的本發明的方法，該吸收材料具有在薄織物層和吸收芯部分的其余部分之間的增加的粘合強度；圖8是張力/壓縮試驗機的簡化的前透視局部視圖；圖9是圖8中所示的試驗機中使用的上壓板的透視局部視圖；圖10是本發明的一種形式的吸收材料的一部分的透視圖，它與一定長度的雙面膠帶連接；圖11是圖10的吸收材料部分的部分示意簡化的透視圖，該吸收材料部分圖示位于水壓機中，利用圓模切割圓試樣；圖12是吸收材料的模切圓試樣的透視圖；圖13是在上壓板安裝在試驗機之前安裝到上壓板上的模切試樣的透視圖；圖14是表示固定到下壓板上的一條雙面膠帶的試驗機的下壓板的局部透視圖；圖15是用來初始壓縮試樣的工作中的試驗機的局部側立視圖；圖16是類似圖14的局部視圖；但圖16表示在試驗期間的后階段，其中試驗機在試樣上施加張力并將試樣撕開；和圖17是在試驗過程中載荷與伸長量的典型的圖或圖表。
具體實施例方式
本發明的方法提供了一種改進的吸收材料，該吸收材料特別適合用作吸收制品例如尿布、女性衛生產品、失禁裝置和類似物中的芯。吸收材料還可用作用來吸收身體流出物(例如尿、乳汁、血、血清)的任何裝置中的吸收芯。這樣，吸收材料可用于護理母親的胸墊或者用作手術單(例如毛巾)或繃帶中的吸收材料。
優選形式的吸收材料包括設置在漿的纖維內和纖維之間的纖維素纖維和超強吸收物的摻和物或混合物。吸收材料具有柔順、強度和吸收性能的獨特的結合，這使其特別適合用于吸收制品中。吸收材料可通過吸收制品的制造商直接使用，而不需要制造商的任何附加的處理，以代替將吸收材料切割或折疊成吸收制品所需的尺寸和形狀。
本發明的方法可用來制造柔軟、薄且具有較高的密度的吸收材料。另外，該材料具有提高了的吸收性能，并將超強吸收材料牢固地夾固在纖維網絡中，而不需要使用化學物、粘結劑、粘接劑、熱塑樹脂、熱塑粘合纖維、合成物成形材料或類似物。吸收材料具有足夠的整體性(強度)，以便在傳統的一次性產品制造設備中處理，同時不會使纖維顯著地斷裂。
根據本發明的一個方面，本發明的方法可提供一種吸收材料，它包含吸收材料的總重量的從約40％至約100％重量百分比的纖維素纖維，和吸收材料的總重量的從約0％至約60％重量百分比的超強吸收材料，和吸收材料的總重量的約10％重量百分比或更少的水。
參考包含一種物質的現有材料的成分，這里使用的短語“重量百分比”指物質的重量除以物質和材料(根據環境條件確定)的總結合重量并乘以100。舉例來說，包含10％重量百分比的超強吸收材料的吸收材料指在包含吸收材料和超強吸收材料的100克試樣中存在10克超強吸收材料。
另一方面，當涉及向現有材料添加一定重量百分比的濕氣或水時，那么添加的水的重量百分比基于添加水之前的材料的重量。
可用于本發明的方法中的纖維素纖維在本領域中是公知的，并包括木漿、棉、亞麻、泥炭苔蘚。木漿是最佳的。漿可從機械或化學機械、亞硫酸鹽、牛皮紙、制漿廢棄材料、有機溶劑漿等中獲取。軟木和硬木試樣是有用的。軟木漿是最佳的。不必為了用于吸收材料而用化學脫膠劑、交聯劑和類似物處理纖維素纖維。
如上所述，用于本發明材料的優選的纖維素纖維是木漿。優選的是利用降低木的木質素含量的方法來制備木漿。最好，漿的木質素含量小于約16％。更特別的是，木質素含量小于約10％。甚至木質素含量小于約5％。最好，木質素含量小于約1％。如本領域中所公知，木質素含量由漿的Kappa值計算得到。Kappa值利用標準的公知的試驗程序(TAPPI試驗265-cm 85)來確定。測量各種漿的Kappa值，并利用TAPPI試驗265-cm 85計算木質素含量。發現泥炭苔蘚具有約104的Kappa值，和約13.5％的木質素含量。發現CTMP漿具有約123的Kappa值，和約16％的木質素含量。利用或者牛皮紙或亞硫酸鹽法由軟木制造的漿具有約1.1的Kappa值，和約0.15％的木質素含量。當后者的漿利用冷堿萃取法處理時，發現Kappa值為約0.97，木質素含量約為0.12％。
為了在本發明的方法中使用，纖維素纖維最好由具有小于約100的Kappa值的木漿獲得。更佳的是，Kappa值小于約75、50、25或10。最好，Kappa值小于約2.5。
木漿存在一些其它特征，這使其特別適合用于吸收材料。在大多數木漿中的纖維素具有高的相對結晶度(大于約65％)。在一種本發明的材料中，最好是使用具有小于約65％的相對結晶度的木漿。更好的是，相對結晶度小于約50％。最好的是，相對結晶度小于約40％。而且，具有增加的纖維卷曲值的漿是最佳的。
用于處理漿以便優化這些特點的裝置在本領域中是公知的。舉例來說，用液態氨處理木漿公知地可減少相對結晶度并增加纖維卷曲值。急驟干燥公知地可增加漿的纖維卷曲值并減少結晶度。漿的冷堿處理也增加纖維卷曲并減少相對結晶度。化學交聯公知地可減少相對結晶度。最好用來通過本發明的方法制造吸收材料的纖維素纖維至少部分利用冷堿處理或急驟干燥來獲得。
在1995年1月18日申請的共同擁有的08/370571號美國專利申請中發現冷堿萃取法的描述，該申請是1994年1月21日申請并現在放棄的08/184377號美國專利申請的部分繼續申請。這兩個美國專利申請內的公開內容在此提供作為參考。
簡而言之，冷堿處理典型地在小于約60℃的溫度，但較好的是在小于約50℃的溫度，最好是在約10℃至約40℃之間的溫度下實施。優選的堿金屬鹽溶液是新制的氫氧化鈉溶液，或者作為紙漿廠或造紙廠操作中產生的溶液副產品，例如，半堿白液、氧化白液和類似物。還可利用其他堿金屬例如氫氧化銨和氫氧化鉀等。然而，從成本的觀點來看，優選的鹽是氫氧化鈉。堿金屬鹽的濃度典型的是溶液的約2％至約25％重量百分比，最好從約6％至約18％。高速率快速吸收用途的漿最好利用從約10％至約18％重量百分比的堿金屬鹽溶液處理。
如本領域所公知的是，急驟干燥是干燥漿的一種方法，其中漿部分脫水、纖維化、并送進熱空氣的蒸氣中，這導致漿內的濕氣含量驟降。簡要地說，初始為30-45％稠度(包含55-70％水)的漿直接輸送到混合機中(例如圓盤精研機)，這里的機械活動用來纖維化(分解和分離)并使纖維散開在急驟干燥系統中。一旦從混合機裝置中排出，纖維化的漿送進急驟干燥系統中。干燥系統本身由兩個階段構成，每個階段由兩個干燥塔構成。纖維由高速熱空氣輸送經過干燥塔。第一階段的入口空氣溫度接近240-260℃，而第二階段的入口空氣溫度接近100-120℃。伴隨著每個干燥階段，漿和熱空氣輸送進入旋風分離器，在此，現在包含從漿蒸發出的濕氣的熱空氣垂直排出。
在一種典型的小規模系統中，在這種情況下，第一階段的排氣溫度約為100-120℃，第二階段的排氣溫度約為90-100℃。同時，材料處理風扇抽吸漿纖維經過旋風器錐體并到達系統的下一部分。最后，在第二階段旋風分離器之后，干燥的漿穿過由輸送周圍空氣的冷卻風扇構成的冷卻階段，然后穿過最終冷卻旋風分離器。包括干燥階段、旋風分離和冷卻在內的整體系統的停留時間在使用的供送速率(1.5kg干材料/分，這是典型的小型機器的供送速率)下約為30-60秒。較大規模傳統的急驟干燥系統典型地具有較高的供送速率。
利用上述類型的系統制造急驟干燥的纖維的最后階段是在最終產品中制造局部纖維束。在漿纖維化期間通過混合機裝置內的機械作用形成纖維束。上述系統事業了由保持固定間隙寬度的兩個開槽的圓板組成的圓盤精研機，在這種情況下，該固定間隙寬度是4mm。一塊板是處于固定位置，而另一塊板以高速旋轉。漿供送進入兩塊板之間的間隙內，板的旋轉導致纖維沿溝槽分離。不幸的是，當漿纖維化時，部分單獨的纖維傾向于變的相互糾纏，形成由若干單獨的纖維溝槽的小束。當這些糾纏的纖維急驟干燥并排出濕氣時，糾纏張緊并硬化以便在整個急驟干燥漿中形成小的局部纖維束。在利用急驟干燥漿制造的最終氣流成網產品內存在的大量局部纖維束對產品的物理特征和性能具有有害的效果。通過利用冷堿萃取漿，局部纖維束的數量基本上減少。
根據本發明的方法的一個方面(如以后所述)，制造一種包含超強吸收材料的吸收材料。在本領域中，超強吸收材料是公知的。如這里所使用，術語“超強吸收材料”指相對于其重量能吸收大量流體的基本上不溶于水的聚合材料。超強吸收材料可以是成顆粒物質、薄片、纖維和類似物。典型的顆粒形式包括細粒、粉碎的粒子、球、粒料和團塊。超強吸收材料可從時常上購買到(例如從StockhausenGmbH，Krefeld，德國)。吸收材料的一種優選的形式包含從約0至約60％重量百分比的超強吸收材料，特別是從約20％至約60％的超強吸收材料。這種優選形式的吸收材料具有從約40％至約100％重量百分比的纖維素纖維，和最好從約40％至約80％的纖維素纖維。
根據本發明的又一個方面，提供獨特的方法用來制造吸收材料的覆面料，但該方法在全部覆面料甚至覆面料的各部分內可不采用超強吸收材料。
吸收材料的形式通過本發明的方法制造的吸收材料最好具有占吸收材料的總重量的小于約10％的濕量，以阻礙細菌生長。而且，材料不添加化學粘結劑和熱固粘合劑。
圖1表示一種形式的吸收材料，它可由本發明的方法制造。吸收材料在圖1中通常由附圖標記20表示。對于吸收制品的制造商，材料20通常由本發明的方法制成一個較寬的片，該片可呈片的形式或大卷的形式。材料的典型厚度在0.5mm至2.5mm之間。
圖2表示材料的橫截面。圖2表示的材料20的不同厚度區域不一定按比例表示，在一些情況下，它可以放大以便清楚和方便圖示。
圖2所示的吸收材料20包括一個可選的承載層22。承載層22可以例如是由天然或合成纖維構成的紡粘、熔噴非織造物。可用于承載層的另一種優選的材料是薄織物。
對本領域的普通技術人員來說，用作吸收產品中的承載層的適當的薄織物材料是公知的。最好這種薄織物由漂白的木漿制成，并具有約273-300CFM(立方英尺分)的透氣性。薄織物的抗張強度使得它在吸收材料的成形和砑光期間保持整體性。以牛頓/米表示的適當的MD(機器方向)和CD(橫截方向)抗張強度分別約為100-130和40-60。用于氣流成網吸收材料的薄織物可從市場上購得(例如由Cellu Tissue公司，2 Forbes Street，East Hartford，CT 06108，美國，和由Duni AB，瑞典)。在一個優選的實施例中，薄織物是每英寸具有充分數量的縐紗的縐紗織物，以允許機器方向的伸長率在20％和35％之間(這由SCAN P4481試驗方法確定)。
薄織物層22上的吸收材料20通常包括一個或多個不同的層。每層的厚度和層的數量可變化。圖2表示特別應用于女性衛生產品中的目前應用的商業形式的材料。圖2所示的吸收材料20包括最底層或第一層24，第二層26，第三層28，和第四層或頂層30。在圖2所示的吸收材料20的一種形式中，層24、26和28一起限定吸收芯部分36。可選的頂層30通常特征在于它是下面將詳細描述的過渡層、獲取層或傳輸層。
層24、26、28和30最好為多層，因為形成這些層的材料在本發明的方法中初始鋪設成單獨的層或一層位于另一層之上的層，這將在下面詳細描述。然而，在制造吸收材料的方法結束之后，各層成為單一或整體結構的部分。典型的，在不同層之間存在幾乎不可辨別的視覺差異。如果有人試圖將吸收材料分離成在制造方法中初始鋪設的各層，他將發現完成的吸收材料很難分開或分層并形成對應于在制造過程中鋪設的各層的特別是可以辨別的各層。
最好，當承載層例如薄織物層22使用時，薄織物層22稍微埋設在吸收芯部分36的底層24內，在加工過程中，這通過下面將詳細描述的滾花輥或亞麻輥(或其他軋花)砑光輥實現。最好，如果使用滾花或亞麻砑光輥，輥的滾花或亞麻表面具有大于承載層(薄織物層)的厚度的5％的深度。
典型的，吸收制品制造商在過渡層30上添加面層、頂片或覆蓋膠(未表示)，這種面層與穿著制品的人的皮膚接觸。頂過渡層30用作獲取層，以容納在排泄的第一階段穿過面層的液體(例如月經或尿)。該過渡層30迅速采集來自吸收制品的面層的液體，并將該液體分配至吸收芯36。過渡層30在面層和芯36之間保持一段距離，以便阻止液體從芯36返流到吸收制品的穿用者的皮膚處。過渡層30便于液體橫向散布，特別是在液體第二和隨后排放到吸收制品內的階段。在一個替換的實施例中，過渡層30可省略。
層24、26和28包括漿纖維32，該漿纖維具有約2.40mm的典型的平均長度。最好，至少部分漿纖維32由上述冷堿萃取法制造。這包括在從約15℃至約60℃的溫度下，用水成堿金屬鹽水溶液處理包含纖維素纖維的漿的液體懸浮達約5分鐘至約60分鐘的一段時間，該水成堿金屬鹽水溶液具有所述溶液的從約2％至約25％重量百分比的堿金屬鹽濃度。然后，處理過的漿纖維素纖維或者經急驟干燥或者穿過錘式粉碎機處理。
吸收芯部分的層24、26和28每個最好包括前述類型的超強吸收材料，并最好設置成超強吸收顆粒或微粒40的形式。頂過渡層30不含超強吸收微粒。如果省略過渡層30，那么其余吸收芯部分的各層中的頂層(例如吸收芯部分頂層28)最好不含超強吸收微粒。
在圖2所示的具有過渡層30的吸收材料20的一種優選的形式中，每個吸收芯部分36的各層24、26和28包括超強吸收微粒。如果需要，包含漿和超強吸收物的各層可鋪設成同質混合物或非均質混合物，其中超強吸收物含量從近處到底部(即底承載層22)變化。在改進形式的吸收材料中，在每層24，26和28中的超強吸收材料的濃度(重量百分比)可變化，特定的超強吸收材料的性質或類型也是如此。而且，超強吸收材料可限制在構成吸收芯孔隙部分36的僅一層或部分層內。
最好，在底層24中的漿和超強吸收材料的總基重典型的在約50和約270g/m2之間。層26的總基重典型的在約50和約270g/m2之間。層28的總基重典型的在約20和約270g/m2之間。頂層30的總基重典型的在約0和約50g/m2之間。
頂過渡層30的優選厚度在約0.20mm和約0.50mm的范圍內。每個芯層24、26和28的優選厚度在約0.2mm和約0.9mm的范圍內。在一些情況下，每個芯層的厚度可以低至0.04mm或更小。
吸收材料20的平均密度的優選范圍在0.25和0.5g/cm3之間。在與環境大氣平衡之后，吸收材料20的濕量最好小于約10％(占總材料重量的重量百分比)，更好的是小于約8％，最好落在約3％和約8％之間。
制造方法和設備第一實施例上述吸收材料可由本發明的方法制造。本發明的方法的第一實施例由圖3示意表示。圖示的方法采用了環狀絲、篩或帶60，吸收材料部件沉積于其上。
該方法允許承載層可選擇地應用于該吸收材料中(例如，圖2所示的上述吸收材料20中的薄織物層22)。為此目的，薄織物覆面料62由薄織物覆面料輥64退卷，并引導在環狀篩60上。一系列成形頭65設置在環狀篩60上。在本方法的優選形式中，該系列包括第一成形頭71、第二成形頭72、第三成形頭73和第四成形頭74。可根據鋪設了多少層材料來提供或多或少數量的成形頭。
纖維素纖維利用傳統的錘式粉碎機(未表示)處理，以便對纖維分別處理，部分該纖維素纖維成上述冷堿萃取的漿纖維的形式。分別處理的纖維在提供每個成形頭的單獨的混合系統中與超強吸收材料、顆粒或微粒混合。成形頭71與混合系統81連接，成形頭72與混合系統82連接，成形頭73與混合系統83連接。在部分系統中，漿纖維和超強吸收顆粒或微粒靠壓縮空氣傳送至成形頭，并在成形頭中一起混合。在其它系統中，漿纖維和超強吸收顆粒或微粒單獨傳送至成形頭，并在成形頭中一起混合。在纖維處理或纖維與超強吸收材料混合期間，不添加化學粘結劑和熱固粘合劑。
成形頭74與混合系統84連接，成形頭74為頂過渡層30提供漿纖維或其它部件。頂層30不具有參考圖2所示的吸收材料20的如前所述的超強吸收材料。
材料的混合和分配可針對每個成形頭單獨控制。例如，在一些系統中，在每個混合系統中受控制的空氣循環和帶翼攪拌器產生基本上均勻的混合和分配(混合系統81、82和83的漿和超強吸收微粒，和混合系統84的僅漿纖維)。
超強吸收微粒可或者在所制造的結構的吸收芯部分的各處完全和同質地混合，或者通過將超強吸收微粒分配到所選擇的成形頭從而僅包含在一個特定層或多層內。
如果需要，超強吸收微粒可從單獨的成形頭91、92和93單獨分配以作為100％超強吸收物的各個層。在這種可選擇的構造中，超強吸收微粒成形頭91定位在成形頭71和72之間，超強吸收微粒成形頭92定位在成形頭72和73之間，超強吸收微粒成形頭93定位在成形頭73和74之間。如果采用單獨的超強吸收微粒成形頭91、92，93，那么附加的超強吸收微粒還可在混合系統81、82，和83內混合。作為替換，只有漿纖維可分別輸送并經過混合系統81、82和83以及成形頭71、72和73，此時超強吸收材料從成形頭91、92和93排出。
來自每個成形頭的材料真空沉積在薄織物覆面料或承載層62上(或直接沉積在環狀篩60上)，以形成分層的吸收覆面料。分層的吸收覆面料在傳統的真空傳輸裝置100的幫助下從循環篩60的端部輸送到濕氣添加設備110。作為替換，系統可設計成取消傳輸裝置100。
設備110典型的包括一個外殼或封殼和適當的裝置，該適當的裝置用來提供濕氣和/或控制圍繞分層的覆面料的封殼中的濕氣。在一個應用的實施例中，濕氣可以以低壓蒸氣的形式從分層的覆面料的頂和底側上的噴嘴或僅從底側供送。在另一個應用的實施例中，濕氣以低壓蒸氣的形式穿過覆面料上的噴嘴114供送。在與噴嘴114相對的覆面料的側面上，設備可包括一個蒸氣吸入室118。其它裝置可設置在裝置110內，以形成圍繞分層的覆面料的所需的大氣，其中大氣的濕量受到控制。
在本發明的方法的一個目前應用的優選實施例中，濕氣以約0psi至約20psi之間的壓力和約100℃和約125℃之間的溫度的蒸氣形式供給裝置110。蒸氣最好以至少約100℃的溫度保持在覆面料的一側。蒸氣流入并經過分層的覆面料，從而增加覆面料的濕量。根據本發明的方法的第一實施例的一個優選的形式，剛好在接受蒸氣作用之后，覆面料的濕量小于覆面料的總重量的約10％，最好小于約9％。不存在漿纖維的熱粘合。然而，目前仍相信增加濕氣增加了覆面料的密度，并便于漿纖維相互氫鍵結合的形成，以及薄織物層與漿纖維的結合，這增加了完成的吸收材料的強度或整體性。
當增加水分的分層的覆面料離開濕氣添加裝置110時，它在一對加熱砑光輥即上輥121和下輥122之間被壓縮或壓緊。這增加了覆面料的密度。在頂層不含超強吸收材料的優選形式中，在覆面料的下部中的超強吸收材料不接觸并粘住加熱上砑光輥。
上輥121典型的是鋼輥，而下輥122典型的是具有約85SH D硬度的彎曲輥。盡管這兩種輥是光滑的，在優選的方法中，上輥121具有光滑的表面，下輥122具有滾花表面。滾花表面的作用是將薄織物層62、或其它類型的承載層埋入吸收材料的底部。最好，滾花表面具有大于承載層厚度的5％的深度。
每個輥121和122加熱到約70℃和約200℃之間的溫度，最好約為150℃。上輥121的重量承載在分層的覆面料上。作用在輥121的軸上的傳統的液壓驅動器(未表示)可施加附加力。在本發明的一種形式中，在約28和約400牛頓/毫米橫向覆面料寬度(160-2284磅力/英寸橫向覆面料寬度)之間的載荷作用下，覆面料在輥121和122之間壓實。目前相信加熱壓實增加了覆面料的密度，并影響漿纖維相互的氫鍵結合的形成，以及薄織物層與漿纖維之間的結合，以便增加完成的吸收材料的強度和整體性。這為最終的產品提供異常的阻力，以去掉超強吸收材料。由于離開砑光輥，覆面料包含很少的濕氣。
壓縮和密實的覆面料利用傳統的纏繞設備纏繞到輥130上。覆面料濕量典型地增加，因為覆面料達到與周圍大氣的平衡，但最好濕量不要太高，最好在覆面料的總重量的約3％至約8％之間。
加工線最好以約0.5米/秒至約5.0米/秒的線速度運行。覆面料在濕氣添加裝置110內的持續時間最好在約0.1至約1.0秒之間。
本發明的方法的第一實施例的當前應用的優選形式采用了砑光輥121和122，以便向覆面料施加熱和壓力。然而，可以理解，本發明還采用其它裝置，以便壓實覆面料和向覆面料加熱。例如，可采用一對移動的加熱壓板來代替砑光輥。作為替換，可采用相對的加熱環狀帶組件代替砑光輥來壓實和加熱覆面料。最后，擠壓和壓實覆面料的裝置可與向覆面料加熱的裝置分開。然而，目前看起來最實用的是將這些裝置如加熱砑光輥結合。
吸收材料的特征通過本發明的方法的第一實施例制造的單層或多層吸收材料具有相對高的密度并具有最好大于約0.25g/cc的復合密度。在優選實施例中，吸收材料具有從約0.25g/cc至約0.50g/cc之間的復合密度。更好的是，該密度是在從約0.25g/cc至約0.45g/cc之間。最好，該密度是在從約0.28g/cc至約0.40g/cc之間。
通過本發明的方法制造的包含超強吸收材料的高密度吸收材料令人驚奇地和意想不到地柔順。這里使用的術語“柔順”用來描述柔軟、彈性和可彎曲性的特征。有關特征是Gurley剛度，它測量吸收材料的剛度。Gurley剛度值越大，材料越有剛性和彈性。這樣，以克的倒數(g-1)表示的Gurley剛度的倒數是吸收材料的柔軟、可彎曲性和彈性的量度。柔順被定義和表現為Gurley剛度的倒數并具有單位g-1。
高密度吸收材料盡管柔順但有足夠強度。墊整體性是吸收材料強度的公知的特征。通過本發明的方法制造的高密度吸收材料具有很好的強度(高的墊整體性)。
吸收材料可通過本發明的方法制備成具有廣泛的基重，且不會反過來影響其柔軟或強度。這樣，吸收材料可具有在從約50g/m2至約800g/m2或更大范圍內的基重。在一種優選的形式中，基重范圍在從約100g/m2至約500g/m2范圍內，更好的是在從約100g/m2至約250g/m2或從約300g/m2至約500g/m2范圍內。
本發明的方法可用來制造當與現有的材料相比具有突出的吸收性能的吸收材料。材料的吸收性能可以多種方式估價。與吸收制品的制造商特別相關的是材料抵抗載荷吸收大量流體和將流體分配離開流體沉積點或進入點的能力。
芯吸是吸收材料引導流體離開流體進入點并將流體分配貫穿材料的能力。通過本發明的方法制造的吸收材料具有良好的芯吸性能。
通過本發明的方法制造的吸收材料的強度、吸收能力和柔順的獨特的結合對于吸收制品的制造商來說具有顯著的優點。典型的，這種制造商購買漿，然后當制造最終制品(例如尿布、衛生巾)時在制造工廠在線處理這種漿。這種處理步驟可包括使漿的纖維分離的步驟，添加超強吸收物和類似物。在在線系統中，這些步驟實施的迅速程度由不同步驟中最慢的步驟來限制。需要這種處理步驟的漿的一個例子(例如纖維分離)在美國專利5262005中公開。
制造商在線將現有的材料纖維分離或處理的需要意味著總制造方法實質上更復雜。而且，制造商必須購買、保持和操作所需的設備，以實施這種處理步驟。這樣，總生產成本增加。
通過本發明的方法制造的這種類型的吸收材料可直接應用于所需的吸收制品中，而不需要這種處理步驟。吸收制品的制造商不得不使纖維分離或者處理本發明的方法制造的吸收材料，該方法以任何不是將吸收材料成形為所需形狀是方式實施。以這種方式，制造商可加速安裝過程，并實現成本和時間的實質上的節省。
本發明的方法可用來制造具有良好性能的吸收材料，以便在承受機械應力時保持超強吸收材料。
用于在女性衛生產品中使用的吸收材料的形式圖4表示根據本發明的方法的第一實施例制造的吸收材料300的三層形式，該材料特別適用于女性衛生產品。這種吸收材料具有從約100g/m2至約250g/m2范圍內的基重以及約0.25g/cc和0.5g/cc之間的密度。特別是，密度在從約0.28g/cc至約0.45g/cc，最好是，密度在從約0.28g/cc至約0.33g/cc。
在一種變化例中，用于女性衛生產品中的吸收材料300氣流成網為三層包含基重約為25g/m2的漿(無超強吸收物)的底層301；基重約為150g/m2并包含從約10g/m2至約30g/m2超強吸收物40C和從約120g/m2至約140g/m2漿的中層302；和包含基重約為25g/m2的漿(無超強吸收物)的頂層303。相對于吸收材料300的總重量，超強吸收物40C的含量范圍從約5％至約40％重量百分比(每g/m2材料的超強吸收物的g/m2)。最好，超強吸收物的含量水平為吸收材料300的從約7.5％至約12.5％重量百分比。更特別的是，吸收材料300包含約為30％重量百分比的超強吸收物。這樣，吸收材料300的中層302最好包含從約15％至約25％的超強吸收物，和從約125g/m2至約135g/m2的漿，更好的是約20g/m2的超強吸收物，和約130g/m2的漿。包含漿和超強吸收物的中層302可鋪設成同質混合物，或非均質混合物，其中超強吸收物的水平從最近層到底層變化。如果需要，超強吸收物還可添加底層。
圖5表示吸收材料400的另一種形式，該材料通過本發明的方法氣流成網成四層層401、層402、層403和層404。層402和403的特征可以是兩個中間層靠近頂層404的第一中層403，和靠近底層401的第二中層402。第一和第二中層的每個獨立地包括從約10g/m2至約30g/m2超強吸收物40D和從約40g/m2至約65g/m2的漿。當希望吸收的流體離開女性衛生產品的頂部(即離開最接近穿用者的制品的表面)時，在第一和第二中層403和402中的超強吸收物的量經過調節，以便在第二中層內存在較高含量水平的超強吸收物。在第一和第二中層403和403內的超強吸收物可以是相同或者不同的超強吸收物。底層401和頂層404不含任何超強吸收材料。然而，如果需要，超強吸收物可添加到底層。
用于尿布和失禁產品的吸收材料的形式在另一種變化例中，通過本發明的方法的第一實施例制造的吸收材料特別適用于尿布和失禁產品。因為這種制品比女性衛生制品期望吸收和保持更多的幾乎不粘的流體，這種制品采用更重，這樣，具有從約300g/m2至約500g/m2范圍內的優選基重的吸收材料。材料的總復合密度在約0.3g/cc和0.5g/cc之間。更特別的是，總復合密度為從約0.35g/cc至約0.45g/cc，最好約為0.38g/cc。
在一種類似上述的女性衛生產品的方式中，適用于尿布的材料可氣流成網為一層或多層，例如兩層、四層或多層。當使用三層時(圖4)，底層301具有約50g/m2的基重。中層302具有約為300g/m2的基重，并包含從約40g/m2至約200g/m2超強吸收物40C和從約100g/m2至約260g/m2漿；頂層303具有約為50g/m2的基重。最好，中層包含從約70g/m2至約170g/m2超強吸收物和從約130g/m2至約230g/m2漿。甚至最好，中層302包含約80g/m2超強吸收物和約220g/m2漿，或者約160g/m2超強吸收物和約140g/m2漿。包含漿和超強吸收物的中層可鋪設為同質混合物或作為非均質混合物，其中超強吸收物的含量水平從最近層到底層變化。如果需要，超強吸收物還可添加到底層。
在用于尿布和成人失禁產品的四層變化例(圖5)中，吸收材料400具有兩個中層403和403，它們獨立地包含從約20g/m2至約100g/m2超強吸收物40D和從約50g/m2至約130g/m2漿。在一個優選實施例中，第二(下)中層402具有比第一(上)中層403更高含量水平的超強吸收物40D。以這種方式，成形的吸收材料400具有使吸收的流體離開制品的穿用者的身體表面的趨勢。在第一和第二中層403和402中的超強吸收物40D可以是相同或者不同的材料。如果需要，超強吸收物可添加到底層。
通過本發明的發方法制造的吸收材料可應用于吸收制品如單層或多層結構中。利用折疊形成這種結構的裝置在本領域中是公知的。舉例來說，本領域的普通技術人員在將其用于吸收制品之前可“C折疊”、“G折疊”，或“Z折疊”。
吸收材料的改進形式圖6表示吸收材料520的另一種形式，它可通過本發明的方法的另一個實施例來制造。吸收材料520包括薄織物層或承載層522、第一層524、第二層526和第三層或頂層529。在圖6所示的吸收材料520的形式中，層524、526和529一起定義了具有薄織物承載層或薄織物層522的吸收芯部分536。在該特定的實施例中，不存在過渡層或獲取層。然而，那是可提供的可選層，該層的結構和功能與參考圖2所示的第一實施例的上述過渡層30的結構和功能一樣。
對于圖2所示的第一實施例的上述層，圖6所示的實施例的層525、526和529被稱為層，因為形成該層的材料以本發明的方法的形式初始鋪設成獨立的層或一層在另一層頂部上的層。制造圖6所示的吸收材料520的設備或加工線的一種形式參考圖7如下所示。
在完成制造吸收材料520的方法之后，層成為單一或整體結構的一部分。典型的，在不同層之間存在幾乎不可辨別的視覺差異。如果有人試圖將吸收材料分離成在制造方法中初始鋪設的各層，他將發現完成的吸收材料很難分開或分層以形成特別是可以辨別的各層，該可以辨別的各層對應于在制造過程中鋪設的各層。
在吸收材料520中，特別希望的是薄織物層522有效地和牢固地粘合到吸收芯部分底層524上，而不會相反或有害地影響材料520的物理性能，例如墊整體性、柔軟、可彎曲性、彈性、柔順和抗張強度。
薄織物層522可具有與圖2所示的上述吸收材料20的第一實施例中的薄織物層22相同的成分。對于圖6所示的吸收材料520的特定的實施例，薄織物層522可以是傳統類型的100％南方軟木漂白漿。
吸收芯部分的層524、526和529都包括與圖2所示的吸收材料20的第一實施例的漿纖維32相同形式的漿纖維532。吸收材料520最好包括在吸收芯部分536的第一層524和第二層526中的超強吸收微粒或顆粒540。以一種與超強吸收微粒40分散到圖2所示的上述吸收材料20的第一實施例的層24和26中相同的方式，這種超強吸收微粒540分散到兩層524和526中的各處。
在圖6所示的吸收材料520的優選實施例中，第三層或頂層529不包括任何超強吸收微粒540。盡管超強吸收微粒可設置在頂層529內，最好在許多應用中，頂層529不含超強吸收微粒。在每層中的超強吸收材料540的濃度(重量百分比)變化，特定的超強吸收材料的性質或類型也是如此。
制造方法和設備改進如上所述，參考利用改進形式的設備和方法制造圖2所示的吸收材料20，圖6所示的吸收材料520可根據圖3所示的設備和方法的實施例制造。圖7表示制造圖6所示的吸收材料520的改進形式的設備和方法。
該方法適合在吸收材料中應用承載層(例如參考圖6如上所述在吸收材料520中的薄織物層522)。為此目的，薄織物覆面料62從薄織物覆面料輥64退卷并引導至圖7所示的環狀篩60上。在環狀篩60上提供一系列成形頭65以沉積纖維素纖維。在優選形式的方法中，該系列包括第一成形頭71、第二成形頭72和第三成形頭73。或多或少數量的成形頭可根據材料鋪設的層數多少來確定。
纖維素纖維最好包括來自(1)100％南方松牛皮紙加工過的漿，和(2)上述冷堿處理的牛皮紙加工過的漿(例如冷堿萃取漿纖維)，的混合物。該纖維利用傳統的錘式粉碎機(未表示)處理以便分別處理纖維。分別處理過的纖維最好在提供成形頭71和72的單獨的混合系統中與超強吸收材料、顆粒或微粒混合。成形頭71與混合系統81連接，成形頭72與混合系統82連接。在部分系統中，漿纖維和超強吸收顆粒或微粒靠壓縮空氣傳送至成形頭71和72并在其中混合。成形頭73可具有混合系統83，但如果吸收材料520的頂層529制造成不含超強吸收物，則混合系統83不操作來混合超強吸收微粒。在其它系統中，漿纖維和超強吸收微粒或顆粒單獨傳輸至成形頭，并在成形頭中一起混合。在纖維處理或纖維與超強吸收材料混合期間，最好不添加化學粘結劑和熱固粘合劑。
材料的混合和分配可針對每個成形頭單獨控制。例如，在一些系統中，在每個混合系統中，受控制的空氣循環和帶翼攪拌器產生基本上均勻的混合和分配(混合系統81、82的漿纖維和超強吸收微粒，和混合系統83的僅漿纖維)。
超強吸收微粒可或者在所制造的結構的吸收芯部分的各處完全和同質地混合，或者通過將超強吸收微粒分配到所選擇的成形頭從而僅包含在一個特定層或多層內。
如果需要，超強吸收微粒可從單獨的成形頭91和92單獨分配以作為100％超強吸收物的單層。在這種可選擇的構造中，超強吸收微粒成形頭91定位在成形頭71和72之間，超強吸收微粒成形頭92定位在成形頭72和73之間。如果采用單獨的超強吸收微粒成形頭91，92，那么附加的超強吸收微粒還可在混合系統81和82內混合。作為替換，只有漿纖維可分別輸送并經過混合系統81和82以及成形頭71和72，此時超強吸收材料從成形頭91和92排出。
來自每個成形頭的材料真空沉積在薄織物覆面料或承載層62上，以形成分層的吸收覆面料。分層的吸收覆面料能夠但不需要在傳統的真空傳輸裝置100的幫助下從循環篩60的端部輸送到濕氣添加噴射設備150。在圖3所示的方法的第一實施例中采用的蒸氣添加封殼110在圖7所示的方法的第二實施例中取消。作為替換，系統可設計成還能用來取消傳輸裝置100。
噴射設備150包括六個沿覆面料的寬度方向分布的噴水噴嘴。噴嘴的數量可以根據加工線的尺寸或寬度變化。每個噴嘴定向在抵靠薄織物層覆面料62的下側引導錐形圖案的噴水。每個噴嘴是可變噴射自動噴射自動空氣自動噴嘴型1/8 VAA-SS+SUV67-SS，它由噴射系統公司，North Avenue at Schmele Road，P.O.Box 7900，Wheaton，Illinois 60189，USA所銷售。可使用其它類型的噴嘴。
噴嘴定位在薄織物層覆面料下面約10英寸處，并沿覆面料的寬度方向中心分隔開30cm(即相鄰噴嘴之間的距離是30cm)。水壓力調節以提供噴射到覆面料上的所需數量的液體。在目前優選形式的方法中，水壓力保持在約15psig，以獲得3％重量百分比的添加的濕氣(基于添加濕氣之前吸收材料覆面料的重量)。水溫保持在約15℃。如果需要水溫可提高或降低。噴嘴的類型、設置、操作和數量可根據薄織物的類型、吸收芯部分536的成分和構造，加工線的尺寸，線速度，下游處理的性質等來改變。
在圖7所示的方法的目前采用的優選實施例中，覆面料的濕量增加，以實現薄織物層覆面料62(圖6中的完成的產品層522)粘合到吸收芯部分的底層，而不會熱粘合到漿纖維上。
在增加水分的分層的覆面料越過濕氣添加噴射裝置150之后，它在一對加熱砑光輥即上輥121和下輥122之間受壓縮或壓緊。這增加了覆面料的密度。在頂層不含超強吸收材料的優選形式中，在覆面料的下部中的超強吸收材料不接觸和粘住加熱上砑光輥。
上輥121典型的是鋼輥，而下輥122典型的是具有約85 SH D硬度的彎曲輥。盡管這兩種輥是光滑的，在優選的方法中，上輥121具有光滑的表面，而下輥122的表面不光滑。下輥122可具有滾花表面。最好，下輥122特征在于它是具有非光滑表面的“亞麻輥”，該亞麻輥具有亞麻狀織物的三維構造或印痕。非光滑表面的作用在于將薄織物層覆面料62或其它類型的承載層埋入吸收材料的底部。最好，亞麻輥表面的印凹痕具有大于承載層522厚度的5％的深度。
用來制造在下面的名為“實例”部分所描述的本發明的試樣的亞麻輥的一種形式是，由Saveressig GmbH & Co.Gutenbergstrasse1-3，D-48691 Vreden，德國，銷售并且設計標號為204RE87的亞麻輥。該輥由金屬合金42 CrMo制造并且未經硝化。輥直徑是500mm，輥包(bale)寬度為1950μm。Gravour寬度是1850mm，而gravour深度是300μm。
每個輥121和122較好的是加熱到約70℃和約200℃之間的溫度，最好約為150℃。上輥121的重量承載在分層的覆面料上。作用在輥121的軸上的傳統的液壓驅動器(未表示)可施加附加力。在本發明的方法的一種形式中，在約160和約2284磅力/線性英寸橫向覆面料寬度之間的優選載荷范圍下，最好約515磅力/線性英寸，覆面料在輥121和122之間壓實。
目前相信加熱壓實增加了覆面料的密度，并在吸收芯部分536的層內(圖6)形成漿纖維相互的氫鍵結合，以及薄織物層522與吸收芯部分536的底層524內的漿纖維之間的結合。壓實還增加了纖維的物理纏結。這些因素增加了吸收芯部分536和薄織物層522之間的粘合的分層強度。還還增加了完成的吸收材料520的強度和整體性。這防止在材料使用期間例如在制造采用吸收材料520的吸收產品期間，薄織物層522從吸收芯部分536的底層524分層。這還為完成的產品提供異常的阻力，以去掉超強吸收材料。然而，令人驚奇的是，在柔軟、柔順和吸收性方面不存在不利的影響。
加工線速度的一個優選的范圍是在約30和約300米/分之間，優選速度是90米/分。
壓縮和密實的覆面料利用傳統的纏繞設備纏繞到輥130上。
利用圖7所示的本發明的方法的實施例制造的單層或多層吸收材料520具有相對高的密度并具有最好大于約0.25g/cc的復合密度。在優選實施例中，吸收材料520具有從約0.25g/cc至約0.50g/cc之間的復合密度。更好的是，該密度是在從約0.28g/cc至約0.45g/cc之間。
吸收材料可通過圖7所示的本發明的方法制備成具有廣泛的基重，且不會反過來影響其柔軟或強度。這樣，吸收材料可具有在從約50g/m2至約800g/m2或更大范圍內的基重。在優選形式中，基重在從約100g/m2至約500g/m2范圍內。
圖7所示的本發明的方法的實施例可用來制造與現有的材料相比具有極佳的吸收性和芯吸性能的吸收材料。
通過圖7所示的方法的實施例制造的吸收材料的形式具有薄織物層，該薄織物層粘合到吸收芯部分上并具有較高的強度。對吸收制品的加工者或制造商來說，通過圖7所示的方法的實施例帶來的高強薄織物粘合和總材料強度、吸收能力、良好的芯吸性能和吸收材料的柔順的獨特的結合具有顯著的優點。當制造最終制品(例如尿布或衛生巾)時，吸收材料可很容易地處理和加工，且吸收材料將承受這種處理，同時不會去掉薄織物，且材料整體性不會顯著喪失。結果，制造商可處理吸收材料并使之具有更好地運行性能和減少的裂開。
圖6所示的吸收材料520的試樣經測試，以估計與吸收芯部分536的薄織物層522和底層524之間的粘接強度相比的材料的整體強度。一些試樣由通常圖7所示的方法制造。除了水不是噴射到薄織物層上和砑光條件變化之外，其它試樣也由圖7所示的方法制造。而且，通過從前面制造的吸收材料中去掉薄織物，并采用新的薄織物層，然后在試驗室中添加水和在平板壓力機加熱試樣，來制造其它試樣。
如以后詳細描述，當試樣承受垂直作用在試樣平面上的張力時，測試試樣的抗裂性或分層性。如以后詳細指出，記錄試驗結果并比較。分析結果表明添加水改進了吸收薄織物部分的薄織物層和底層之間的粘合。而且，利用特定的砑光條件某種程度上提高了粘合性。
確定具有薄織物層的吸收芯部分的分層強度的分層試驗過程根據下面提出的試驗過程來確定試樣的分層或裂開抗張強度。試驗用來估計在吸收材料試樣的承載薄織物層和其余的吸收芯部分之間存在的粘合程度。如果當張力垂直于試樣平面作用在試樣上，試樣在薄織物和吸收芯部分之間的交界面處裂開或拉開，然后粘合強度直接對應于最大作用的張力。然而，如果試樣在芯內裂開而不是在薄織物/芯交界處裂開，那么在薄織物芯交界處的粘合強度至少與芯的抗裂強度一樣大。
一種Instron牌的張力/壓縮試驗機用來向一個2英寸直徑的圓形試樣上施加張力，該圓形試樣是薄織物層和吸收芯部分的層壓制品，該力垂直于試樣的平面施加。張力在漿表面作用在試樣的一側，在相對面對的承載薄織物表面作用在試樣的另一側，直到發生損壞。該力從試驗設備傳遞到試樣的相面對的表面處，該試樣用雙面膠帶固定在機器的金屬壓板上，以后將對此詳細描述。
該分層試驗使在吸收芯部分內的試樣裂開所必需的張力量化，或者在承載薄織物和吸收芯部分的交界處，如果該交界處粘合強度小于吸收芯部分本身的強度的話，使在此的試樣裂開所必需的張力量化。在薄織物層和吸收芯部分的漿之間的粘合程度或粘合強度取決于許多變化。希望具有最小程度的粘合或粘接以保持產品整體性。對于隨后在轉換機接受處理的材料來說，這是特別正確的，該轉換機內的材料用于吸收制品的產品例如尿布或女性衛生制品。
在試驗中使用下列物品a)型號為554201的Instron牌的張力/壓縮試驗機(圖8中附圖標記為600)，和裝有Instron提供的Merlin牌的軟件包的專用計算機；b)50牛頓張力/壓縮載荷傳感器(圖8中的附圖標記為610)；c)上固定壓板的Instron牌的樞轉接頭；d)型號為ATOM-SE 15 Hudson Machinery Worldwide水壓機(圖11中附圖標記為620)；e)2英寸直徑圓形模(圖11中附圖標記為630)；f)3M Scotch牌雙面膠帶(#41010DSLD01AC502D)；g)具有1.978英寸直徑D1的壓板表面的圓形黃銅上壓板(圖8和9中附圖標記為650)；和h)具有大于2英寸的直徑的下壓板(圖8中附圖標記為660)。
首先，試樣使用的材料適應受控環境條件為23±1℃的溫度和50％±2％的相對濕度下保持最少2小時。通過計算試樣體積如所測量的試樣的厚度、長度和寬度的算術乘積，然后將所測量的重量除以試樣的體積來確定試樣材料的密度。
制備一條試樣材料，以便它至少18英寸長，大于2英寸寬。作為替換，獲得足夠小截面的試樣材料720(圖10)，以便由此形成七(7)個圓形試樣，每個具有2英寸直徑。
接著，試樣材料720放置成其薄織物層722置于支撐表面750下(圖10)。松脫紙從Scotch牌3M雙面膠帶760的長度的僅一側去掉(圖10)。膠帶760的暴露的粘合側作用在試樣材料720的面向上的暴露的漿側(圖10)。此時，頂表面松脫紙762(圖10)留在膠帶760上就位。
然后，如圖11所示，具有粘接膠帶760的試樣材料720放在水壓機的床770上，以便承載層(薄織物層)側面向下，膠帶松脫紙側面向上。圓形試樣720’(圖12)利用水壓機620的2英寸直徑圓形模630模切。模切試樣720’在底面具有模切薄織物722’，并具有也連接到頂部的膠帶760’和松脫紙762’的模切件，因此，如下所述，隨后在架起試驗機之后，試樣720’可安裝到試驗機上。
對于具有在2牛頓和11牛頓之間的裂開或分層抗張強度的典型的試樣來說，50牛頓張力/壓縮載荷傳感器610(圖8)安裝在Instron牌試驗機十字頭上，以提供適當的傳感，并同時具有足夠高的額定值，以便承受初始的壓縮載荷，此時上壓板650初始下移以便首先強迫試樣720’頂住膠帶之間的下壓板660，從而使試樣720’如下面詳細描述地粘接到壓板上。
具有大于2英寸直徑(例如8英寸)的圓形金屬下壓板660(圖8)用作Instron牌的機器下固定物。
啟動計算機，打開Merlin牌軟件。選擇列為壓縮方法的垂直分層試驗，以開動Instron牌機器。設定下面的“前周期”參數十字頭速度75mm/分；和最大極限35牛頓載荷(如下面詳細描述，足以確保在上和下壓板上牢固膠粘固定試樣720’的壓縮載荷)。
第二條Scotch牌3M雙面膠帶680(圖14)放在下壓板660上。特別是，松脫紙從條形膠帶680的底側面上去掉，在一個位置，膠帶680的粘接的底側面粘合到下壓板660(圖14)上，因此，當上壓板650隨后安裝時，上壓板的整個表面與下壓板660上的第二條膠帶680垂直配準。然后，松脫紙690從下壓板660的第二條膠帶680的面向上的頂側上移去。
前面制備的模切試樣720’接著與上壓板650連接(圖13)。其實現是通過使頂側松脫紙762’從試樣720’上的膠帶760’上移去，以便暴露膠帶760’的粘合側，然后用連接膠帶將試樣壓到2英寸直徑的上圓形黃銅壓板650的表面上。
接著，在Instron牌機器660的上固定物內，在自調準緊握連接(Instron目錄號為2301-115)中，具有連接試樣720’的上圓形黃銅壓板650安裝有定位銷。
然后，Instron牌機器600調節以定位上圓形黃銅壓板650，以便它距離下圓形壓板660的距離為2.5英寸。
然后設定Instron牌機器計量長度。
檢查裝備，以確保任何隨機試樣移動是最小的。
Instron牌機器的載荷通過按壓“平衡”開關來平衡。
通過按壓“啟動”開關啟動試驗。
在試驗過程中，上壓板650將向下向著下壓板660初始移動，直到用35牛頓的力壓縮試樣720’(圖15)以形成上壓板650、雙面膠帶760’和試樣720’的粘合，并形成下壓板660、雙面膠帶680和試樣720’的粘合。在達到35牛頓壓力之后，上壓板650的移動方向自動反向，上壓板650將離開下壓板660以75mm/分的速度向上移動，試樣將裂開或分層(圖16)。
在壓板650離開壓板660移動期間，試樣720’將在張拉模式下加壓。在張拉模式過程中，張力的最大幅度對應于試樣720’的裂開或分層部分之間的粘合程度(圖16)。這表明或者是薄織物(承載層)和芯(如果薄織物與芯分層)之間的粘合強度，或者芯本身的強度，如果承載層和芯之間的粘合強度大于芯本身強度，芯本身裂開。
在試樣720’已經裂開或分層之后，上壓板650從Instron牌機器600上去掉，試樣件從上壓板和下壓板上去掉。
如上所述，新試樣可制備和安裝到上壓板上，接著，上壓板重新安裝到Instron牌機器上，并通過按壓“恢復”開關恢復到計量長度。
對七個試樣做試驗。記錄七個試樣中的每個試樣的裂開或分層力(這是由圖表繪制軟件產生的力曲線中的最大正值)，并計算平均值。典型的力曲線在圖17中表示。
其他試驗和測量通過附加的試驗來確定材料的其它物理性能，該材料用于裂開或分層強度試驗的試樣。
基重的確定通過對試樣首次稱重，由試樣材料確定選取分層強度試驗試樣的吸收材料的基重。測量試樣的長度和寬度。長度和寬度相乘以計算面積。然后重量除以面積，其商是基重。
密度的確定通過對試樣首次稱重，由試樣材料確定選取分層強度試驗試樣的吸收材料的密度。測量試樣的長度、寬度和厚度，并使其相乘以計算體積。然后試樣重量除以體積，以計算密度。
Gurley剛度的確定由試樣材料確定選取分層強度試驗試樣的吸收材料的“Gurley剛度”，該試樣材料根據用于非織造吸收纖維領域中的傳統的Gurley剛度試驗進行試驗。利用美國紐約Troy的Gurley PrecisionInstruments制造的Gurley剛度試驗機(4171E型號)來測量吸收材料的Gurley剛度值。該儀器測量所需的外加彎矩，以產生試驗試樣條的特定尺寸的給定彎曲，該試驗試樣條在一端固定，并在另一端具有施加的集中載荷。結果是以毫克為單位的“Gurley剛度”值。材料的剛度越高，材料的彈性越低，柔軟度也越低。
抗張強度由試樣材料確定選取分層強度試驗試樣的吸收材料的抗張強度，該試樣材料根據用于非織造吸收纖維領域中的傳統的抗張強度試驗進行試驗。根據歐洲一次性和非織造協會(“edana”)和ISO9073-31989(EN 29073第3部分)標明抗張強度20.2-89的試驗，通過以規定的恒定速率沿縱向在試樣平面上施加力來確定規定寬度和長度的材料的抗張強度值。
五(5)個細長的試樣材料切割成長度平行于材料機器方向。每個試件是50±0.5mm寬，并具有足夠的長度，以允許200mm的鉗夾分離。試驗試樣以ERT 60.1-75為條件。張拉試驗機(測力計)施加200mm/分的恒定的延伸速率，該張拉試驗機在初始定位成分離200±1mm的張拉機器鉗夾之間固定試驗試樣。記錄力-伸長曲線。通過讀出力-伸長曲線的最高偏離值來確定抗張強度。
實例實例1在具有圖6所示的材料520的結構的吸收材料的試樣上進行根據上述試驗的強度試驗。在實例1中，除了噴嘴設備150噴水添加不工作外，通過圖7所示的方法的實施例制造的材料520中選取試樣。這樣，在處理過程中，水不添加到材料中。
制造的材料520具有(1)具有42gsm(克/平方米)基重和0％超強吸收聚合物(“SAP”)的上層529，(2)具有89gsm基重和與中層中的漿纖維的重量相比47.7％重量百分比的超強吸收聚合物的中層526，和(3)具有102gsm基重和與底層中的漿纖維的重量相比45.7％重量百分比的超強吸收聚合物的底層524。
在每個試樣中，頂層529和中層526包含漿，該漿是100％南方松牛皮紙處理過的漿。底層524包括南方松漿，該南方松漿是84％重量百分比的牛皮紙加工的漿和16％重量百分比的冷堿處理的牛皮紙加工的漿的混合物，其中冷堿處理是在上述1995年1月18日申請的申請號為08/370571的美國專利申請中定義，并如上所述參見用于圖2所示的吸收材料20的層24、26和28中的漿纖維。
在實例1試樣材料中的超強吸收材料540是成微粒的形式，它由Stockhausen GmbH，Krefeld，德國以名稱7440銷售，該公司在美國南加里福尼亞27406的Greensboro的2401Doyle街有辦公室。
材料520的薄織物層522為成卷的覆面料，以用作圖7所示的方法中的覆面料層62。薄織物由Cellu Tissue Corporation，2 Forbes街，East Hartford，Connecticut 06108，USA銷售。四種不同等級的薄織物用來提供不同形式的吸收材料520薄織物等級3007，薄織物等級3007X，薄織物等級3007Y，和薄織物等級3008。每個薄織物等級由100％南方軟木制造，且各等級具有表1A中提出的特點，其中“MD”指薄織物制造線機器方向，“CD”指薄織物制造線橫截方向。
表1A

圖7所示的方法的實施例用來制造圖6所示的吸收材料520的四個(4)一次連續生產總長，每個一次連續生產總長具有表1A中列出的四個等級薄織物中的不同的其中之一。噴水設備150不操作，因此，沒有水添加。該方法以90米/分的線速度操作。上輥121和下輥122均保持150℃的溫度。覆面料在315磅力/線性英寸的載荷下在輥121和122之間壓實。上輥121具有光滑的表面，下輥122是具有不光滑表面的“亞麻”輥。
從四個一次連續生產總長中的每個，制備七(7)個樣品的試樣，并根據上述分層試驗過程進行試驗。對于每個一次連續生產總長，對分層力(即樣品裂開力)的試驗值求平均，以提供單個平均分層力。在下列表1B中，對四個一次連續生產總長(名稱為試樣一次連續生產總長1，試樣一次連續生產總長2，試樣一次連續生產總長3，和試樣一次連續生產總長4)中的每個，列出被稱為“平均分層強度”的平均分層力。
表1B還列出在每個一次連續生產總長中的樣品材料的基重，Gurley剛度和其機器方向的抗張強度。
表1B還包括第五一次連續生產總長即標記為“對比一次連續生產總長1”的對比一次連續生產總長的七(7)個試樣的平均分層試驗力，和第六一次連續生產總長即標記為“對比一次連續生產總長2”的對比一次連續生產總長的七(7)個試樣的平均分層試驗力。對比一次連續生產總長1和對比一次連續生產總長2材料由四個一次連續生產總長的上述方法制造，除了對比一次連續生產總長1和對比一次連續生產總長2不使用下亞麻輥122外，試樣一次連續生產總長1、2、3和4的數據由此產生。代替的是，對比一次連續生產總長1和對比一次連續生產總長2的下輥122是光滑表面輥狀上輥121。對比一次連續生產總長1材料包括3007等級薄織物，對比一次連續生產總長2材料包括3008等級薄織物。吸收芯部分的成分在對比一次連續生產總長1和對比一次連續生產總長2中是相同的，并與試樣一次連續生產總長1、2、3和4的吸收芯部分相同。
表1B

表1B中的值表明分層強度的力值，在該力值下，薄織物脫離吸收芯(即薄織物層522與吸收芯部分底層524分離)。這些值是針對在制造過程中不添加水的試樣材料(即在圖7中的水添加設備150不工作)。試驗結果表明不同等級的薄織物在小于6牛頓的分層力作用下脫離吸收芯部分。
還應注意，利用與光滑輥相比為不光滑的輥或亞麻輥可增加分層強度。例如，在對比一次連續生產總長2(利用光滑輥)中，分層強度對于具有等級3008薄織物的覆面料來說僅為2.17牛頓，但在試樣一次連續生產總長4(利用具有非光滑表面的下亞麻輥)中，分層強度對于具有等級3008薄織物的覆面料來說更大(即5.12牛頓)。
這樣，對于用亞麻輥處理的薄織物和芯的部分結合來說，利用非光滑輥增加了薄織物/芯粘合的分層強度。這種分層強度的增加甚至不需要添加濕氣，下面馬上將在實例2中詳細描述濕氣本身添加的影響。
實例2下面調查在制造吸收材料的方法期間向薄織物添加濕氣的影響。在實例2中，圖7所示的方法的實施例與上述實例1一樣操作，但對于使用三個不同的薄織物的一次連續生產總長來說，水噴射在薄織物層覆面料上，對于兩個其它的“對比一次連續生產總長”來說，水沒有噴射在薄織物上。表2列出了在實例2中的每個一次連續生產總長中制造的材料的特點。
實例2的一次連續生產總長的的吸收芯部分536的上層529、中層526和底層524具有與實例1相同的漿和超強吸收物成分。加工線(圖7)以與實例1相同的速度和相同的砑光輥溫度和壓力運行。對于表2中的試樣一次連續生產總長1、3和4來說，水從上述裝置150的噴嘴(圖7)噴射到薄織物層覆面料62的底部，該底部在覆面料62下方10英寸的距離處。六個噴嘴沿覆面料的寬度方向中心隔開30厘米分布。水以15psig壓力和15℃的溫度并以一定速度供給噴嘴，以便在添加濕氣之前制造基于吸收材料覆面料重量的3％的濕氣添加量。
剛好在覆面料穿過砑光輥之后，覆面料的濕量是低的。然而，在試樣與周圍大氣達到平衡之后，在每個試樣一次連續生產總長1、3和4中的材料內的濕氣的量度表明濕量具有包含的濕氣的試樣的總重量的從4％至4.5％重量百分比的范圍內。
對于表2中列出的對比一次連續生產總長1和對比一次連續生產總長2來說，砑光輥121和122是光滑的。
在表2中列出的實例2的一次連續生產總長中使用的薄織物等級的標識對應于在上面的表1A中列出的實例1薄織物等級。
對于試驗用來確定表2中的平均分層強度的對比一次連續生產總長2來說，薄織物在試驗前首先在試驗室中手動去掉，因此，僅對吸收芯部分進行分層強度試驗。
由于缺乏在生產設備中的可用時間，不能制造利用等級3007X薄織物的試樣一次連續生產總長2。這樣，表2不列出試樣一次連續生產總長2。
表2

表1B和表2可比較，以表明濕氣添加的效果。當添加濕氣時，薄織物和吸收芯部分之間的粘合強度增加。表1B表示在試樣一次連續生產總長1、2、3和4中沒有添加水，在芯分層之前薄織物脫離芯。另一方面，表2表示在試樣一次連續生產總長1、3和4中添加了水，薄織物牢固地粘合以致其不會脫離，代替分層的芯。
表2還表示在圖7所示的方法的過程中當添加水時吸收芯部分本身(圖6中的部分536)的整體性顯著提高。在表2中的對比一次連續生產總長2在不添加水的情況下制造，在對比一次連續生產總長2的試樣上進行分層試驗之前，在試驗室中，薄織物手動去掉。對比一次連續生產總長2試樣芯在3.42牛頓的平均分層強度下裂開或分層。這顯著小于試樣一次連續生產總長1、試樣一次連續生產總長3和試樣一次連續生產總長4的所測試的試樣的平均分層強度，其中覆面料通過添加水處理，芯在超過7牛頓(顯著高于對比一次連續生產總長2試樣的3.42牛頓的平均芯分層強度值)的平均強度值下裂開或分層。
實例3實例3調查在試驗室規模下在薄織物上噴水的效果。使用具有圖6所示的結構的吸收材料，吸收材料的成分與實例1和實例2中描述的不同。特別是，在實例3中使用的材料520(圖6)制造成具有具有25gsm基重和0％超強吸收聚合物的上層529；具有225gsm基重和與中層中的漿纖維的重量相比57％重量百分比的超強吸收聚合物的中層526；和具有233gsm基重和與底層中的漿纖維的重量相比54％重量百分比的超強吸收聚合物的底層524。在每個試樣中，頂層529和中層526包含漿，該漿是100％南方松牛皮紙處理過的漿。底層524包括南方松漿，該南方松漿是78％重量百分比的牛皮紙加工的漿和22％重量百分比的冷堿處理的牛皮紙加工的漿的混合物，其中冷堿處理是在上述1995年1月18日申請的申請號為08/370571的美國專利申請中定義，并如上所述參見用于圖2所示的吸收材料20的層24、26和28中的漿纖維。在實例3中的超強吸收材料540成微粒的形式，它由Stockhausen以上述名稱7440銷售。薄織物層522(圖6)是等級3008(上面的表1A)。
實例3的吸收材料在加工線上制備，這如圖7示意表示，但沒有水添加裝置150的操作，以便防止水添加到成形的覆面料上。加工線在35米/分的速度下運行。上輥121和下輥122均保持在140℃的溫度。上輥121和下輥122表面光滑，且覆面料在315磅力/線性英寸的載荷下在輥之間壓實。在吸收材料成形之后，采集成形的材料的試樣，薄織物層從試樣手動去掉。然后新的薄織物件放在吸收芯上(表1A中的薄織物等級3008)。
在第一試樣中，實例3的試樣1，不添加水的新的薄織物在300和時間為60秒的120psi的壓力下在加熱壓力機中粘合到芯上。沒有水添加。
除了在試樣2放在加熱的壓力機之前，試樣2上的新的薄織物用噴水以增加濕氣到試樣的烘干重的重量的4％之外，第二試樣，試樣2以與試樣1相同的方式制備。然后，濕潤的試樣2在與實例1相同的條件下在加熱壓力機中受壓。
除了添加的水量為試樣的烘干重量的11％重量百分比之外，第三試樣，試樣3以與上述試樣2相同的方式制備。
最后，制備對比試樣，除了不添加水制造對比試樣的材料，然后在分層試驗之前去掉薄織物之外，對比試樣僅由吸收芯材料組成，該吸收芯材料在圖7的加工線上以與制造試樣1和2所使用的材料相同的方式制造。
表3表示試樣的分層強度試驗的結果。試樣2的較高的標準偏差是由于在試驗室噴射系統中噴射水的非均勻性。這導致薄織物和芯之間的粘合的變化性。表3的數據表示添加濕氣改進了吸收芯部分與薄織物的粘合。
表3

在試樣1的情況下，在芯和薄織物之間存在很少的粘合。在試樣3的情況下，薄織物與芯粘合的很好，以致芯首先分離，在薄織物和芯之間的粘合的較大的力或強度不能測量。然而，通過添加水，存在粘合基本上提高的一般的趨勢。
實例4在實例3中描述的試驗室調查的類型是在實例4中進行，它針對具有與實例1和2中的材料中采用的相同的如圖6所示的結構和相同的層成分(即超強吸收物百分比，牛皮紙漿和冷堿處理漿百分比)的吸收材料。選取實例4試驗樣品的吸收材料初始以與上述實例3中相同的方式制造。
然而，吸收芯的對比試樣由在圖7中所示的加工線上制造的不添加水的吸收材料制備，然后薄織物從芯中去掉。該對比試樣與下面稱為“對比試樣”的表4中相同。
樣品1由老的薄織物已手工去掉的吸收芯制備。新的薄織物(等級3008)放在芯上，組件在300和120psi下達60秒并在加熱壓力機中加壓。沒有添加水。
第二試樣，試樣2由去掉了老的薄織物(等級3008)的吸收芯制備。新的薄織物(等級3008)放在吸收芯上，水噴射到芯的薄織物側面上，以便濕量增加到與芯的烘干重相比11％重量百分比。然后，組件以與上述實例4的樣品1相同的方式熱壓。
然后對試樣進行分層強度試驗，結果在下表4中提出。
表4

表4表示不添加水的材料的分層強度低于添加水的材料的分層強度。
在試樣1的情況下，在芯和薄織物之間存在很小的粘合。而且，由于試驗噴射系統的限制，不可能添加比11％低劑量的水。因此，使用11％的注水。試樣2的較高的標準偏差是由于噴水的非均勻性產生。這導致薄織物和芯之間的粘合的一些變化性。該數據表示添加濕氣改進了吸收芯部分與薄織物的粘合。
在吸收材料上濕氣添加的效果如上所述，在名稱為“制造方法和設備第一實施例”的部分中，濕氣(例如蒸氣或噴水)可添加到吸收材料上，以影響在芯部分(漿層)內漿纖維相互的氫鍵結合的形成，以及薄織物層與芯部分漿纖維之間的氫鍵結合，以便增加完成的吸收材料的強度和整體性。已經發現，與傳統的期望相反，濕氣添加不會顯著增加完成材料的剛度。制造通過氫鍵結合增加整體性和強度但不增加剛度的完成的吸收材料是非常希望的，這里的材料用于應具有柔軟和彈性的吸收產品例如一次性尿布和女性衛生產品中。
對吸收材料的試樣進行強度和剛度試驗。經測試的部分試樣不具有添加的濕氣，部分試樣在添加濕氣之后做試驗。試驗結果在下面的表5中表示。
表5列出Gurley剛度和機器方向抗張強度的值，該值通過對試樣A材料、試樣B材料和對比材料的不同試驗樣品做試驗來確定。對于每個試樣A、試樣B和對比材料，對六個試驗樣品進行Gurley剛度值試驗，計算平均值并在表5中列出。對于每個試樣A、試樣B和對比材料，對五個試樣做機器方向抗張強度試驗，計算平均值并在表5中列出。按照在上述名為“Gurley剛度的確定”部分中提出的方法進行Gurley剛度試驗，按照在上述名為“抗張強度”部分中提出的方法進行機器方向抗張強度試驗。
在表5中列出的試樣A材料、試樣B材料和對比材料初始根據上面提出的實例3中所述的方法制造的吸收材料中選取。這樣，在初始制造表5試驗中使用的材料時不噴水。然而，與實例3不同，薄織物層并非從表5試驗中所使用的完成的生產材料中手工去掉。
表5的對比試樣選自未經進一步處理的生產用材料，并經試驗來確定在表5中列出的Gurley剛度值和機器方向抗張強度值。
對于表5的試樣A的樣品，在進行剛度和強度試驗之前，水噴射到每個試樣頂漿層上(即圖6中的上層529)，以便濕量增加至初始干試樣重量的5％。然后，試樣A的樣品在300和120psi壓力下并在加熱平板壓力機中受壓30秒。
對于表5的試樣B的樣品，在進行剛度和強度試驗之前，新的附加薄織物層用于頂漿層(即圖6中的上層529)，然后在每個試樣的新薄織物層的暴露的表面噴上水，以便濕量增加至初始干試樣重量的5％。作用在頂層上的附加的薄織物是與底層上的薄織物相同類型(即參考實例3中如上所述在表1A中識別出的薄織物等級3308)。然后，試樣B的樣品在300和120psi壓力下并在加熱平板壓力機中受壓30秒。
對于每個試樣A、試樣B和對比材料，對六個樣品進行測量以確定基重和密度，計算基重和密度的平均值并在表5中列出。對于試樣A、試樣B材料，在試樣從加熱壓力機去掉之后確定基重和密度。按照在上述名為“基重的確定”部分中提出的方法確定表5中列出的基重。按照在上述名為“密度的確定”部分中提出的方法確定表5中列出的密度。
表5表明對比材料(沒有添加水)的抗張強度的平均值是15.57牛頓。分別與平均抗張強度值為25.42牛頓和27.25牛頓的試樣A和試樣B對比，對比材料的15.57牛頓的強度明顯小。添加有濕氣的試樣A和B材料的抗張強度至少比沒有添加濕氣的對比材料的抗張強度大約63％。而且，不希望地，與對比材料相比，試樣A和B材料的Gurley剛度不增加到任何顯著地程度。對于試樣B，增加小于0.01％，對于試樣A(包括薄織物的第二頂層)，增加小于3.5％。這樣，添加的濕氣便于氫鍵結合的形成，氫鍵結合增加了材料的強度同時不會不期望地增加剛度。即使在試樣B材料樣品中，添加額外(第二)層薄織物，與對比材料相比，剛度不顯著地增加。
表5

在不超出本發明的新穎的概念或原理的真實的實質和范圍的前提下，顯然前面對本發明的詳細的描述及其圖示可進行大量的變化和修改。
權利要求
1.一種制造吸收材料的方法，其包括如下步驟A)形成具有至少一層的覆面料，該層包含不添加化學粘結劑和熱固粘結劑的纖維素纖維；B)通過添加重量為加濕之前覆面料總重量的約1％和約8％之間的濕氣，來增加所述覆面料密度；和C)在步驟(B)之后，在一個升高的溫度下壓實所述覆面料，以便進一步增加覆面料密度。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，其步驟還包括，在步驟(A)之前的如下步驟(1)在從約15℃至約60℃的溫度下，用水成堿金屬鹽水溶液處理包含所述纖維素纖維的漿的液體懸浮達約5分鐘至約60分鐘的一段時間，該水成堿金屬鹽水溶液具有所述溶液的從約2％至約25％重量百分比的堿金屬鹽濃度；和(2)利用受控制的空氣循環和機械攪拌使所述纖維素纖維和超強吸收材料混合，以形成纖維素纖維和超強吸收材料的混合物。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(B)包括將低壓蒸氣噴入靠近所述覆面料一側的一個封殼內，或者對著所述覆面料的一側噴水。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(C)包括在兩個砑光輥之間壓實所述覆面料，其中這兩個輥的溫度保持在約70℃和約200℃之間的范圍內，并且其中一個所述輥具有光滑表面，而另一個所述輥具有帶刻痕的表面；和在每英寸橫向覆面料寬度約160和約2284磅力之間的載荷作用下在所述輥之間壓實所述覆面料。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，其步驟(A)包括形成所述覆面料，該覆面料包括承載層，在該承載層上設置有至少一層所述纖維素纖維的混合物。
6.一種吸收材料，其(I)由包括下列步驟的方法制成(A)形成具有一個薄織物層的覆面料，該薄織物層上設置至少一個吸收層，該吸收層包含不添加化學粘結劑和熱固粘合劑的纖維素纖維；(B)所述覆面料的濕量增加至重量為加濕之前覆面料重量的約1％和約8％之間；和(C)在步驟(B)之后，在一個升高的溫度下壓實所述覆面料，以便進一步增加覆面料密度，并實現增加所述薄織物與所述至少一個吸收層的粘合；和(II)它具有在所述薄織物層和所述至少一個吸收層之間的粘合強度，該粘合強度超過3牛頓的試驗分層力。
7.如權利要求6所述的吸收材料，其特征在于，步驟(C)包括在兩個砑光輥之間壓實所述覆面料，其中這兩個輥的溫度保持在約70℃和約200℃之間的范圍內，并且其中一個所述輥具有光滑表面，而另一個所述輥具有限定有刻痕的不光滑表面，所述刻痕具有大于所述薄織物層的厚度的5％的深度，以便與所述薄織物接觸，從而將所述薄織物的一些部分埋入所述至少一個吸收層內，以及，在每英寸橫向覆面料寬度約160和約2284磅力之間的載荷作用下所述覆面料在所述輥之間被壓實。
8.一種吸收材料，其由包括如下步驟的過程制成，該過程的步驟為(A)形成具有一個薄織物層的覆面料，該薄織物層上設置至少一個吸收層，該吸收層包含不添加化學粘結劑和熱固粘合劑的纖維素纖維；(B)給所述覆面料加水，以便所述覆面料的濕量增加至重量為加濕之前覆面料重量的約1％和約8％之間；和(C)在步驟(B)之后，在一個升高的溫度下壓實所述覆面料，以便進一步增加覆面料密度，并使覆面料材料抗張強度增加至少60％，同時與省略步驟(B)來制造該材料相比，不使Gurley剛度增加超過0.01％。
9.一種吸收材料，其包括具有一個承載層的覆面料，該承載層上設置至少一個吸收層，該吸收層包含不添加化學粘結劑和熱固粘合劑的至少纖維素纖維所述覆面料具有在約0.25克/立方厘米和約0.5克/立方厘米之間的密度；所述覆面料具有在約150克/平方米和約600克/平方米之間的基重；所述覆面料具有小于約1500毫克的Gurley剛度；所述覆面料具有大于約9牛頓的機器方向抗張強度；和所述覆面料具有在所述至少一個吸收層和所述承載層之間的大于3牛頓試驗分層力的粘合強度。
10.如權利要求9所述的吸收材料，其特征在于在從約15℃至約60℃的溫度下，用水成堿金屬鹽水溶液首先處理包含所述纖維素纖維的漿的液體懸浮達約5分鐘至約60分鐘的一段時間，該水成堿金屬鹽水溶液具有所述溶液的從約2％至約25％重量百分比的堿金屬鹽濃度，由此來制造部分所述纖維素纖維；所述至少一個吸收層包括基于具有所述超強吸收材料的所述至少一個吸收層的總重量的從約10％至約60％重量百分比的超強吸收材料；和所述覆面料包括所述纖維素纖維的一個吸收層，該纖維素纖維不含超強吸收材料，并設置在所述至少一個吸收層的頂部上。
全文摘要
一種吸收材料(20、300、400、520)具有改進的特征。本發明提供一種制造吸收材料的方法。覆面料設有至少一層吸收材料,并且,它可包括纖維素纖維(32、532)和超強吸收材料(40、540)的混合物。覆面料的濕量增加,以便增加覆面料密度。然后,覆面料在一個提高的溫度下壓實以便進一步增加覆面料密度,并最好還影響覆面料內的氫鍵結合。在一個實施例中,提供一個薄織物層(22、‘522),它用水濕潤,并粘合到吸收材料層上。
文檔編號A61F5/44GK1387592SQ00815375
公開日2002年12月25日 申請日期2000年8月15日 優先權日1999年9月3日
發明者K·蘭加查里, E·譚, S·S·哈倫, K·W·蘇姆納, D·S·瓦尼 申請人:雷昂尼爾產品及財務服務公司